Diferansiyel denklemi çözün: (d ^ 2y) / (dx ^ 2) 8 (dy) / (dx) = 16y? Ne tür bir diferansiyel denklemin ne olduğunu ve ne zaman ortaya çıkabileceğini tartışın.

Diferansiyel denklemi çözün: (d ^ 2y) / (dx ^ 2) 8 (dy) / (dx) = 16y? Ne tür bir diferansiyel denklemin ne olduğunu ve ne zaman ortaya çıkabileceğini tartışın.
Anonim

Cevap:

#y = (Ax + B) e ^ (4x) #

Açıklama:

# (d ^ 2y) / (dx ^ 2) 8 (dy) / (dx) = =16y #

en iyi olarak yazılmış

# (d ^ 2y) / (dx ^ 2) 8 (dy) / (dx) + 16y = 0 qquad üçgen #

bunun lineer ikinci dereceden homojen diferansiyel denklem olduğunu gösterir.

karakteristik denklemi var

# r ^ 2 r8 r + 16 = 0 #

aşağıdaki gibi çözülebilir

# (r4) ^ 2 = 0, r = 4 #

bu tekrarlanan bir kök yani genel çözüm formda

#y = (Ax + B) e ^ (4x) #

bu salınım yapmaz ve A ve B'nin değerine gerçekten bağlı olan bir çeşit üstel davranış modelini oluşturur. Bunun bir popülasyonu veya avcı / avcı etkileşimini modelleme girişimi olabileceği tahmin edilebilir ancak gerçekten çok özel bir şey söyleyemem.

istikrarsızlık gösteriyor ve bu konuda gerçekten söyleyebileceğim tek şey bu.

Cevap:

# y = (C_1 + C_2x) e ^ {lambda x} #

Açıklama:

Diferansiyel denklem

# (D ^ 2y) / (dx ^ 2) -8 (dy) / (dx) + 16y = 0 #

doğrusal bir homojen sabit katsayılı denklemdir.

Bu denklemler için genel çözüm yapıya sahiptir.

#y = e ^ {lambda x} #

İkame var

# e ^ {lambda x} (lambda ^ 2-8lambda + 16) = 0 #

İşte # e ^ {lambda x} ne 0 # bu yüzden çözümler uymalı

# lambda ^ 2-8lambda + 16 = (lambda-4) ^ 2 = 0 #

Çözdüğümüz

# Lambda_1 = lambda_2 = 4 #

Kökler tekrar ettiğinde, # d / (d lambda) e ^ {lambda x} # aynı zamanda bir çözümdür. Durumunda # N # kökleri tekrarladı, çözüm olarak sahip olacağız:

#C_i (d ^ i) / (d lambda ^ i) e ^ {lambda x} # için # İ = 1,2, cdots, n #

Bu nedenle, başlangıç koşullarının sayısını korumak için onları bağımsız çözümler olarak dahil ediyoruz.

Bu durumda biz

#y = C_1 e ^ {lambda x} + C_2d / (d lambda) e ^ {lambda x} #

hangi sonuçlanır

# y = (C_1 + C_2x) e ^ {lambda x} #

Bu denklemler, doğrusal devre teorisinde veya doğrusal mekanikte bulunanlar gibi doğrusal toplanmış parametre sistemlerini modellerken ortaya çıkar. Bu denklemler normalde Laplace Transform yöntemleri gibi işlemsel cebirsel yöntemler kullanılarak ele alınır.